空氣燃燒比 (AFR) 是燃燒過程中空氣與固體、液體或氣體燃料的質量比。 燃燒可能以受控方式發生。

空燃比決定了混合物是否可燃、釋放了多少能量以及反應中產生了多少不需要的污染物。 通常存在一定范圍的燃料空氣比，在該范圍之外不會發生點火。

在內燃機或工業爐中，空燃比是抗污染和性能調整的重要衡量標準。 如果提供的空氣正好足以完全燃燒所有燃料，則該比率稱為化學計量混合物，通常縮寫為 stoich。 低于化學計量的比率被認為是豐富的。 濃混合物效率較低，但可能會產生更多的能量并使燃燒溫度降低。 高于化學計量比的比率被認為是稀的。 稀薄混合物效率更高，但可能會導致溫度升高，從而導致氮氧化物的形成。 一些發動機設計有允許稀薄燃燒的功能。 對于精確的空燃比計算，由于海拔高度或進氣溫度不同導致空氣密度不同，可能會被環境水蒸氣稀釋或因添加氧氣而富集，因此應指定燃燒空氣的氧氣含量。

從理論上講，化學計量混合物中的空氣剛好足以完全燃燒可用燃料。 實際上，這從未完全實現，主要是由于內燃機中每個燃燒循環的可用時間非常短。

在每分鐘 6,000 轉的發動機轉速下，大部分燃燒過程在大約 2 毫秒內完成。 （每秒 100 轉；曲軸每轉 10 毫秒。對于四沖程發動機，每個活塞沖程需要 5 毫秒，完成一個四沖程 720 度循環（奧托循環）需要 20 毫秒。這是 從火花塞點火到 90% 的燃料-空氣混合物燃燒所經過的時間，通常是曲軸旋轉 80 度后。催化轉化器被設計為在通過催化轉化器的廢氣是近乎完全燃燒的結果時工作最佳 .

完全化學計量的混合物會燃燒得非常熱，如果發動機在這種燃料-空氣混合物中處于高負荷下，可能會損壞發動機部件。 由于該混合物處的高溫，在高負載下可能會在接近xxx氣缸壓力時或之后不久發生燃料-空氣混合物的爆震。 因此，化學計量混合物僅在輕至中低負載條件下使用。 在加速和高負荷條件下，使用更濃的混合物來產生更冷的燃燒產物，從而避免氣缸蓋過熱，從而防止爆震。

汽油發動機的化學計量混合物是空氣與燃料的理想比例，可以燃燒所有燃料而沒有多余的空氣。 對于汽油燃料，空氣與燃料的化學計量比約為 14.7:1，即每 1 克燃料需要 14.7 克空氣。

任何大于 14.7:1 的混合物都被認為是貧混合物； 任何小于 14.7:1 的混合物都是濃混合物——給定完美（理想）測試燃料（僅由正庚烷和異辛烷組成的汽油）。 實際上，大多數燃料由庚烷、辛烷、少量其他烷烴以及添加劑和可能的增氧劑或乙醇組成。

這些化合物都會改變化學計量比，大多數添加劑會降低化學計量比，使用氧傳感器或其他反饋回路控制燃料空氣比的車輛通過測量廢氣成分和控制燃料量自動補償燃料化學計量比的這種變化。 沒有這種控制的車輛可能難以運行某些混合燃料。